计算机导论-第5章-计算机网络与Internet课件

第5章计算机网络Internet

5.1数据通信概述5.2数据传输5.3计算机网络5.4Internet5.5万维网5.6网络信息安全5.1数据通信概述计算机与计算机之间经通信线路连接起来而进行的信息交流与传送的通信方式称之为数据通信（DataCommunications)。数据通信系统的组成数据通信系统是把数据从一个位置传输到另一个位置的电子系统。数据通信系统可以通过通信信道传输文本、图形、图像、声音和视频信息。不管是有线系统还是无线系统，数据通信系统都包含4个基本组成部分:数据通信系统的组成发送和接收设备通常是计算机系统或其他的专门通信设备。它们负责发送和接收消息，包括数据、信息或指令。如手机、对讲机、移动通信基站等。通信信道通信信道是从发送设备到接收设备之间的信号传递所经过的媒介，是通信世界中传送信息的载体。传输介质有无线传输介质，如电磁波，红外线等；有线传输介质，如双绞线、电缆、光缆等。数据通信系统的组成连接设备

连接设备充当发送和接收设备与信道之间的中介。它们把发送设备传出的数据转换成一种可供信道传输的信号；同样它们也把信道上的信号转换成为可以被接收设备接收的数据。如调制解调器（俗称“猫”）、路由器、交换机、DNS服务器等。数据传输规范数据传输规范（协议）是一些规则，通过准确地定义数据如何在信道上传输来协调发送和接收设备的动作。通信信道通信信道（CommunicationsChannel)是数据在两点间传输的路径，是数据通信系统的重要组成部分。信道是由一种或多种传输介质组成的，这些传输介质能够传输信号。传输介质：有线：传输介质使用电线、电缆和其他有形的材料来传输通信信号。无线：无线传输介质是通过空气或外层空间中的微波和红外线等来传输信号。通信信道介质类型特点应用有线通信双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高，传输距离有限固定电话本地的回路(从用户终端到电话局）、计算机局域网等同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入等光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性好，不易被窃听，重量轻，便于铺设。缺点是强度稍差、精确连接两根光纤比较困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线通信自由空间建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便，但容易被窃听和受到干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网等双绞线双绞线双绞线由两根相互绞合成均匀螺纹状的绝缘铜导线所组成，多根这样的双绞线捆在一起，外面包上护套，就构成双绞线电缆。将两根导线绞在一起是为了减少噪声。非屏蔽双绞线（UTP)电缆由四对不同颜色的传输线相互绞合成均匀螺纹状所组成，广泛用于以太网路和电话线中，价格便宜，易于安装。屏蔽双绞线(STP)电缆加上金属包层以减少辐射，防止信息被窃听，也可阻止外部电磁干扰的进入，使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率，价格昂贵，安装相对困难。目前网络传输中常用分类：

3类线(10Mb/s)；5类线(100Mb/s)；

超5类线(100Mb/s)；6类线(200Mb/s)信号线地线套管无屏蔽双绞线

同轴电缆

同轴电缆同轴电缆由一对同轴导线组成。其形状结构如图所示，最里面是内导体，外包一层绝缘材料，外面再套一个网状的金属屏蔽层，最外面则是起保护作用的塑料外皮的绝缘层。同轴电缆具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。有线电视网就采用同轴电缆作为传输媒体。过去，同轴电缆被普遍用在计算机网络中，但现在已逐步被高性能的双绞线和光缆所替代。同轴电缆分类：基带同轴电缆（50Ω）传输数字信号宽带同轴电缆（75Ω）传输模拟信号光缆光缆是光纤电缆（Fiber-opticCable)的简称，是传送光信号的媒体。它由纤心、包层和外部增强强度的保护层构成。用光纤传输信号时，在光缆一头的激光发射器发射光脉冲，在光缆另一头的光检测器接收光脉冲。

光缆

光波纤芯

包层保护层光纤保护层无线传输媒体无线通信技术不使用电线在通信设备之间传输数据。常用无线传输媒介包括微波、通信卫星、红外线和激光。微波微波(Microwave)是高频的无线电波，数据转换成微波就能在微波线路上传输。微波的一个重要特性是沿着直线传播，而不是向各方向扩散。由于地球是个曲面，微波的传输距离受到了限制，一般只有50km左右。这样，微波就适合用于城市的大楼之间或大学的校园里。要想传播更远的距离，微波必须用一种碟形天线来“接力”。特点：直线传播，不能沿地球表面传播，需要每隔几十公里设立一个中继站容量大、可靠性高建设费用低抗灾能力强微波蓝牙（Bluetooth)是一种使用微波在短距离（大约10m)传输数据的技术。近几年来，这种技术广泛地被用来连接各种各样的通信设备。支持蓝牙的设备有台式计算机、便携式计算机、手机和打印机等。将来家用电器如电视机、微波炉、冰箱、空调等也会支持蓝牙技术，从而可以建设一个智能化、网络化的家庭。通信卫星通信卫星（CommunicationsSatellite)基本上是一个位于外层空间的微波中继站。通信卫星位于3600km高空和地球同步旋转，看起来就像固定在天空中的某一位置。卫星接收来自地面站的信号，放大衰弱的信号，然后用不同的频率向地面站广播。通信卫星卫星通信的优点是可克服地面微波通信距离的限制。它发出的电磁波覆盖范围广，跨度可达18000km，覆盖了地球表面1/3的面积，3个这样的通信卫星就可以覆盖地球上的全部通信区域，这样地球各地面站间就可以任意通信了。卫星通信的缺点是传播延时长，传播质量受天气影响。造价高、技术复杂。红外线红外线（Infrared)是一种无线传输媒体，使用红外线光波来传输信号。红外线传输广泛应用于短距离的通信。电视机和录像机的遥控器就是应用红外通信的例子。它有一定的方向性，使用时要求发射器直接对准接收器。红外线传输可以用于很多的设备和计算机。有些鼠标、打印机、数码相机等设备都有专门的接口来使用红外线光波来传输数据。利用红外线传输技术还可以组建无线局域网。但是，红外线不能穿透物体，包括墙壁。

激光

激光(laser)除了可以在光缆中用作传输数据信号的载体外，它也可以直接作为传输媒体在空气中传输数据。卫星间的通信；短距离内传送传真和电视、导弹靶场的数据传输；地面间的多路通信等；大功率激光武器，可以摧毁无人机、卫星。

调制解调技术

由于导体存在电阻，电信号直接传输的距离不能太远。研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此可以把这种高频正弦波信号作为携带信息的“载波”。信息传输时，利用信源信号去调整（改变）载波的某个参数(幅度、频率或相位），这个过程称为“调制”，经过调制后的载波携带着被传输的信号在信道中进行长距离传输，到达目的地时，接收方再把载波所携带的信号检测出来恢复为原始信号的形式，这个过程称为“解调”。

调制解调技术

调制信号(连续信号)调幅(AM)调频(FM)调相(PM)载波信号(高频正弦波)载波信号是频率比被传输信号(称为调制信号或基带信号)高得多的正弦波。调制的方法主要有三种:幅度调制、频率调制和相位调制。

调制解调技术

调制后的载波信号传输信号调制器载波信号调制后的载波信号传输信号解调器载波信号对载波进行调制所使用的设备称为“调制器”，调制器输出的信号即可在信道上进行长距离传输。到达目的地之后再由接收方使用“解调器”进行解调，以恢复出被传输的基带信号。由于大多数情况下通信总是双向进行的，所以调制器与解调器往往做在一起，这样的设备称为“调制解调器”（modem)

交换技术

在数据通信系统中，当终端之间不是直通专线连接，而是要经过通信网的接续过程来建立连接的时候，那么两端系统之间的传输通路就是通过通信网络中若干节点转接而成的所谓“交换线路”。数据交换技术：电路交换分组交换报文交换。

电路交换

电路交换是通过各交换节点在一对终端之间建立专用通信通道而进行直接通信的方式。电话交换机采用的是电路交换技术，即通话前经过拨号接通双方线路（建立一条物理通路），通话后再释放该线路。报文交换报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。当一个站要发送报文时，它将一个目的地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个节点，一直逐个节点地转送到目的节点。报文交换报文交换主要优点有：报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。由于采用存储转发的传输方式，使之具有存储转发方式的优点。通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。报文交换报文交换的缺点有：由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延，而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。报文交换只适用于数字信号。由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。分组交换分组交换技术与报文交换技术类似，也是采用存储转发机制。分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成包，然后分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。分组交换将一个长报文先分割为若干个较短的“包”（pack，也称为“分组”），然后把这些“包”（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去。()分组交换分组交换技术“包”(packet)格式：如下所示有效载荷(传输的数据)校验信息发送计算机地址目的计算机地址编号分组交换示意：不同的包在不同链路上进行传输到接收方后，再将收到的包按顺序组合在一起发送方将数据分成3个包

表示分组交换机123123231分组交换分组交换主要优点有：加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。分组交换分组交换的缺点：尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。5.2数据传输

数据传输（DataTransmission）就是依照适当的规程，经过一条或多条链路，在数据源和数据宿之间传送数据的过程。带宽所谓带宽（BandWidth)，是“频带宽度”的简称，原是通讯和电子技术中的一个术语，指通讯线路或设备所能传送信号的范围。而网络中的带宽是指在规定时间内从一端流到另一端的信息量，即数据传输率。数据传输率是衡量计算机网络通信的一项重要指标，经常使用单位是：千比特/秒（kb/s，即103比特/秒）、兆比特/秒（Mb/s，即106比特/秒）、吉比特/秒（Gb/s，即109比特/秒）等。带宽带宽意味着在给定的时间内有多少信息可以通过信道。信道的带宽越宽，单位时间通过的数据就越多。带宽的单位是b/s(位/秒)。。有两种常用带宽，它们是：语音频带和宽带。语音频带（voiceband)用于标准电话通信。典型的速度是56kb/s~96kb/s。宽带（BroadBand)是用于高性能传输的带宽类型，将

56Kbps及其以下的接入称为“窄带”，之上的接入方式则归类于“宽带”，如ADSL（512Kb/s~10Mb/s）、有线电视电缆上网等。串行传输串行传输(SerialTransmission)方式中，比特排列成数据流，在一条信道上传输。。电话通信采用的就是串行传输，这也就是外置调制解调器连接到计算机串口的原因。串行传输的特点是:速度慢，但只需一条物理信道，线路投资小，易于实现，特别适合远距离传输。串行传输是目前数据传输的主要方式。并行传输并行传输(ParallelTransmission)方式中，比特同时在多条独立的信道中传输。并行传输时，一次可以传一个字符，收发双方不存在同步的问题。而且速度快、控制方式简单。但是，并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用，比如打印机和系统单元的通信。数据沿传输媒体流动的方向单工通信

单工通信(simplexcommunication)只以一个方向发送数据。就像汽车通过单行道。单工通信只用于发送设备不需要来自接收设备的响应信息的情况。例如遥控、遥测、电视广播等。这种通信方式在数据通信系统中不常使用。单工通信信道是单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端传送到另一端，即信息流是单方向的。单工通信属于点到点的通信。数据沿传输媒体流动的方向半双工通信半双工通信（half-duplexcommunication)中数据可以双向传输，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。也就是说，通信信道的每一段都可以是发送端，也可以是接收端。但同一时刻里，信息只能有一个传输方向。如日常生活中的例子有步话机通信,对讲机、传真机、自动提款机等。数据沿传输媒体流动的方向全双工通信全双工通信(full-duplexcommunication)又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息的信息交互方式。这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。又如微处理器与外围设备之间进行的全双工通信，它采用发送线和接收线各自独立的方法，可以使数据在两个方向上同时进行传送操作。目前的网卡一般都支持全双工。全双工方式在发送设备的发送方和接收设备的接收方之间采取点到点的连接，这意味着在全双工的传送方式下，可以得到更高的数据传输速度。

协议

为了数据能成功地传输，发送者和接收者必须遵守一组信息交换规则。计算机之间交换数据的规则叫做协议（protocol）。Internet的标准协议是TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)。该协议的主要功能是确认发送和接收设备的位置，对通过Internet传递的信息进行格式转换。5.3计算机网络

将地理上分散的计算机（或其他智能设备）和设备用通信线路互联起来，实现互相通信、资源共享的整个系统就叫计算机网络（ComputerNetwork）。计算机连网的目的计算机连网的目的数据通信。计算机网络能使分散在不同部门、不同单位甚至不同国家或地区的计算机相互之间进行通信，互相传送数据，方便地进行信息交换。资源共享。这是计算机网络最具吸引力的功能。从原理上讲，只要允许，用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据等资源，而不受资源所在地理位置的限制。网络拓扑结构网络拓扑结构（NetworkTopology)通常是指网络中计算机之间的物理连接方式。常见的网络拓扑结构有：星形结构总线结构环形结构网状结构树形结构。

星形结构

星形（star)结构的主要特点是集中控制.网络中所有的节点都连接到一个中央节点上，形成一个星形。集线器（hub)是一种网络连接设备，用来连接网络设备，可以放大弱信号。所有从一个节点到另一个节点的数据传输都必须经过中央节点。星形拓扑结构控制简单，

易于维护。任何单个节

点到中央节点的连接出

现故障都不会影响到整

个系统。但是，一旦中

央节点出现故障，会使

整个网络系统瘫痪。总线结构总线(bus)结构中所有的网络节点连接到一条公共电缆线上。所有发出的消息向总线的两端传输，广播到整个网络。网络上的节点判断消息是不是发给自己，是则接收，否则置之不理。因为是共享信道，每个时刻只允许一个节点发送数据。这种结构采用的线路

长度较短，增删节点

方便，工作可靠，一

个节点出现故障不会

影响整个网络。这种结构多用于局域网。

环形结构

环形(ring)结构中网络上的所有节点都连接到一个闭合的圆环上。环形网上的数据传输是单向的，所有的传输都是按照规定的方向绕环一周。节点检测经过的消息，如果是给自己的则接收，否则消息传到环上的下一个节点。如果线路的某一段中断或者环上的节点发生故障都会影响整个网络的正常运作，所以有些网络采用双环来降低风险。

环形结构主要用于LAN。网状结构网状(mesh)结构没有主控节点，网上的每个节点都有好几条路径与网络相连。所以即使一条线路出故障，可以通过迂回线路接续，网络仍能正常工作，但是必须对路径进行选择。这种结构可靠性高，一个节点发生故障不会影响整个网络工作，一条路径发生故

障，节点可以继续与网络

交换信息。但是，这种结

构用线量大，而且网络控

制和路由选择复杂，网络

设计和网络管理困难。网

状结构通常用于广域网上。树形结构树形（tree)结构是从总线结构演变而来的，形状像一棵倒置的树，从顶端的根向下分支，每个分支可以延伸出多个子分支一直到叶。每个节点发出的消息可以广播到所有的节点。这种结构配置简单，易于扩展，很容易增加新的节点。计算机网络的分类计算机网络有多种分类方式。如果根据地理范围划分，大致可以分为局域网、城域网和广域网。局域网（LAN）是规模较小的网络，局限于较小的地理范围（如几公里），比如学校的计算机实验室、公寓内、办公楼内或家庭内部。城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN)是城市范围的网络，也称为市域网，其作用范围在5km~50km之间。它是网络运营商（如电信和广电）在城市范围内组建的一种高速（宽带）网络，用于把城市范围内大量的局域网和个人计算机高速接入Internet，并提供语音、数据、图像、视频等多种增值信息服务。计算机网络的分类广域网（WideAreaNetwork,WAN）覆盖范围可以从几十公里到几千公里，甚至更大。广域网往往覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的计算机网络。Internet是覆盖全球的最大的一个计算机广域网，它由大量的局域网、城域网和公用数据网等互连而成，是一种计算机网络的网络。网络互连设备网络互联设备是构成计算机网络的重要组成部分。目前，网络互联设备主要有网卡、集线器、交换机、路由器、网关和网桥等。网卡网络上的每台计算机都安装有网络接口卡（简称网卡），每块网卡都有一个全球惟一的地址码（称为MAC地址），该地址码就成为安装了该网卡的计算机的物理地址。网卡给计算机添加了一个串行接口，是计算机与网线之间连接的硬件设备。负责并行数据与串行数据的转换，控制着网线上传输的数据流量，发送数据和接收数据；将计算机的内部信号放大，以便信号可以在网络上传输。网卡无线网卡交换机交换机（Switch，意为“开关”）是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和局域网交换机。交换机是一种基于MAC地址识别，内部拥有网络“分段”的MAC地址表，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过在数据包的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据包直接由源地址到达目的地址。集线器和交换机的区别集线器

是将信号收集放大后传输给所有其它端口，即传输线路是共享的。而交换机能够选择目标端口，在很大程度上减少冲突的发生，为通信双方提供了一条独占的线路。例如，集线器好比一条单行道，“10M”的带宽分多个端口使用，当一个端口占用了大部分带宽后，另外的端口就会显得很慢。相反，交换机是一个独享的通道，它能确保每个端口使用的带宽，如百兆的交换机，它能确保每个端口都有百兆的带宽。

路由器路由器（Router）是连接Internet中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。路由器的主要作用是转发数据包，将每一个IP数据包由一个端口转发到另一个端口。交换机只能连接同种类型的网络，而路由器可以连接异种类型的网络。如：以太网、令牌环网、ATM网、FDDI网等。"/24"表示子网掩码为24位，即交换机与路由器的区别交换机主要是实现大家通过一根网线上网，但是大家上网是分别拨号的，各自使用自己的宽带，大家各自上网没有影响，哪怕其他人在下载，对自己上网也没有影响，并且所有使用同一条交换机的电脑都是在同一个局域网内。路由器比交换机多了一个虚拟拨号功能，通过同一台路由器上网的电脑是共用一个宽带账号，大家之间上网是相互影响的，比如一台电脑在下载，那么同一个路由器上的其他电脑会很明显的感觉到网速很慢。同一台路由器上的电脑也是在一个局域网内的。网桥网桥（bridge）是相同网络体系结构局域网之间建立连接的桥梁。它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。利用网桥隔离信息，可将同一个网络号划分成多个网段（属于同一个网络号），隔离出安全网段，防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段，各网段相对独立，一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。网桥可以是专门硬件设备，也可以由

计算机加装的网桥软件来实现。网关网关(Gateway)用于不同网络体系结构的网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。常用局域网局域网有多种不同的类型。按照它所使用的传输介质，可分为有线网和无线网；按照网络中各种设备互连的拓扑结构，可以分为星型网、环形网、总线网、混合网等；按照传输介质所使用的访问控制方法，可以分为以太网（Ethernet)、FDDI网和令牌网等。不同类型的局域网采用不同的MAC地址格式和数据帧（局域网中的数据包）格式，使用不同的网卡和协议。现在广泛使用的是以太网，其他如FDDI网和令牌网等已很少使用。交换式以太网交换式以太网以以太网交换机（EthernetSwitcher，简称交换机）为中心构成。交换机是一种高速电子开关，连接在交换机上的所有计算机都可相互通信。交换机从发送计算机接收了一个数据帧之后，直接按接收计算机的MAC地址发送给指定的计算机，不再向其他无关计算机发送。交换式以太局域网是一

种星形拓扑结构的网络。千(万)兆位以太网在学校、企业等单位内部，借助以太网交换机可以按性能高低以树状方式将许多小型以太网互相连接起来，构成公司（单位）一部门一工作组一计算机的多层次的以太局域网（校园网、企业网等）。用户的计算机与所在工作组的交换机连接，低层（工作组、部门）的交换机以100Mbps、1000Mbps甚至10Gbs的速度与高层的中央交换机连接。中央交换机的总带宽可以达到每秒几十至几百个G以上，传输介质(光纤)的长度可达几公里。网络服务器通过100Mbps或1000Mbps的传输线路与中央交换机直接连接，这种局域网称为千（万）兆位以太网。工作组交换器1工作组交换器2部门交换器部门服务器1000Mbps至中央交换器10/100Mbps至桌面无线局域网无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)是借助无线电波进行数据传输，最大的优点是能方便地移动终端设备的位置或改变网络的组成。无线局域网使用的无线电波，主要是2.4GHz和5.8GHz两个频段，电波覆盖范围较广，采用扩频方式通信，具有抗干扰、抗噪声和抗信号衰减能力，通信比较安全，较好地避免了信息被偷听和窃取，具有很高的可用性。无线局域网需使用无线网卡、无线接入点等设备构建。目前无线局域网还不能完全脱离有线网络，它只是有线网络的补充和延伸。无线局域网“蓝牙”（Bluetooth）是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等之间进行无线信息交换。家庭网线上网方式：

宽带+无线路由。首先把路由器连接到ADSL猫上.然后连接网线,然后在IE栏里键入,进入路由设置。密码与用户名为admin。

本次课小结

数据通信概述数据通信系统的组成通信信道交换技术数据传输带宽串行传输和并行传输传输方向协议习题EX5一、1.~6.二、1.~4.三、1.~3.计算机网络定义网络拓扑结构分类对等网络与客户机/服务

器网络网络互连设备常用局域网上次课主要内容

数据通信概述数据通信系统的组成通信信道交换技术数据传输带宽串行传输和并行传输传输方向协议计算机网络定义网络拓扑结构分类对等网络与客户机/服务

器网络网络互连设备常用局域网

5.4InternetInternet是最早由美国发展起来的，逐渐成为世界范围内广泛使用的最大的计算机网络。将不同国家、不同地区、不同部门和机构、不同类型的成千上万的计算机、国家骨干网、广域网、LAN等不同类型网络通过网络互联设备连接起来，组成一个全球范围的网络。Internet的发展目前Internet已经连接数百万个网络，几亿台计算机，2012年的用户数目已达24亿，成为世界上信息资源最丰富的计算机公共网络。在许多国家和地区，Internet已经像电视和电话一样普及。随着使用范围扩大，政府机构和公司商家的加入，美国政府决定将Internet的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入Internet的单位收费，从而出现了许多Internet服务提供商(指向个人、企业、政府机构等提供Internet接入服务的公司，简称ISP)。Internet的发展Internet服务提供商ISP通常拥有自己的通信线路，也拥有从Internet管理机构申请得到的许多IP地址。用户的计算机若要接入Internet，必须获得ISP分配的IP地址。Internet的工作方式Internet采用的是客户机/服务器（client/server）技术。服务器提供服务（数据、信息、程序等)，客户机可以访问服务器所提供的资源。TCP/IP协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）协议称为传输控制协议/网络互联协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础。网络互连的工业标准，它包含了100多个协议，其中：TCP（传输控制协议)和IP(网际协议)是两个最基本、最重要的协议。TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。定义了电子设备如何连入Internet，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。TCP/IP协议4321网络接口和硬件层(以太网,FDDI,X.25,ATM等)网络互连层（IP）传输层（TCP或UDP）应用层(SMTP,HTTP,FTP等)如电子邮件、HTML文档等应用数据应用数据转换为1个或多个TCP数据段或UDP数据段TCP或UDP数据报封装为IP数据报IP数据报封装为以太网信息帧或ATM信元后进行传输负责把数据封装为TCP或UDP数据报，在两个应用程序之间传送数据负责把数据封装为IP数据报，并负责把IP数据报从发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机负责将IP数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输应用程序与应用程序之间通信时使用的协议IP地址Internet上的每个网络设备（包括计算机、路由器、网络打印机等）都有一个惟一的地址，叫做IP(Internetprotocol)地址。IPv4（IP协议第4版）规定每个IP地址使用4个字节(32个二进位)表示。即4个字节被分开用十进制写出(0~255)，中间用小数点分隔。例如，IP地址11010100000100000000001001111000的点分十进制表示为:20。IP地址中包含有网络号和主机号两个内容。前者用来指明主机所从属的物理网络的编号(称为“网络号”），后者是主机在所属物理网络中的编号(称为“主机号”）。IP地址分为A类、B类、C类三个基本类。IP地址00181631网络号主机号A类（超大型网络,拥有大量主机(≤16777214)，只有不超过126个网络可获得A类地址）012163101网络号主机号B类（规模适中的网络(≤65534台主机)使用B类地址，首字节大于等于128但小于192）01232431011网络号主机号C类（用于主机不超过254台的小型网络，其IP地址的首字节大于等于192但小于224）两个特殊的IP地址：主机号为“全0”的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络主机号为“全1”的IP地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机A类地址的第一组数字为1～126。数字0和127不作为A类地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送。主要分配给具有大量主机而局域网络数量较少的大型网络。B类地址的第一组数字为128～191。一般用于国际性大公司和政府机构。C类地址的第一组数字为192～223。用于一般小公司、校园网、研究机构等。

子网掩码给出一个IP地址后，计算IP地址中的网络号：子网掩码是一个32位的代码，其中与IP地址中网络号对应位置处的二进位是“1”，与主机号对应位置处的二进位是“0”。因此，将子网掩码与IP地址进行逻辑乘就能获得网络号。假设：主机IP地址：20子网掩码：域名Internet提供了域名(DomainName）来表示Internet中的每一台主机，当然，符号名应该与各自的IP地址对应。当用户访问网络中的某个主机时，只需按域名访问，而无需关心它的十进制或二进制数字所表示的IP地址。南京大学的WWW服务器的IP地址是：它对应的域名是：主机IP地址与域名的关系：一个IP地址可对应多个域名，一个域名只能对应一个IP地址主机从一个物理网络移到另一个网络时，其IP地址必须更换，但可以保留原来的域名。域名域名的格式一般为“计算机名.网络名.机构名.最高域名”。举例：

中国南京大学校园网www服务器的域名为:

www.nju.edu.cn

主机名.网络名.机构名.国家名美国哈佛大学校园网www服务器的域名为:

www.harvard.edu

主机名.网络名.机构名域名为了避免主机的名字重复，Internet将整个网络的名字空间划分为许多不同的域，每个域又划分为若干子域，子域又分成许多子域。所有入网主机的名字即由一系列的“域”及其“子域”组成，子域的个数不超过5个，相互之间用“﹒”分隔,从左到右级别逐级升高。cnedunju因特网域名空间milgovcomnetorgukedu根intacnetseutsinghuapkuwwwbbscs……顶级域名二级域名三级域名四级域名cctvwww域名只许使用字母、数字和连字符，以字母或数字开头并结尾，域名总长度不超过255个字符顶级域名规定：国际顶级域名，int（国际组织）国家顶级域名，例：cn（中国），uk（英国）通用顶级域名<机构名>：com（营利性组织），net（网络服务机构），美国专用：org，edu，gov，mil等我国对二级域名的规定：机构类别域名：

ac科研机构，com企业，net网络服务机构，

org非营利性组织，edu教育机构，gov政府部门行政区域域名：例：bj北京，sh上海，js江苏接入方式随着Internet的快速发展，大量的局域网和个人计算机用户需要接入Internet。目前我国中心城市普遍采用的做法是，由城域网的运营商（中国电信、中国移动、中国网通等）作为ISP来承担Internet的用户接入任务。网络接入技术与网络接入方式的结构密切相关，发生在连接网络与用户的最后一段路程（称“最后一千米”）。ADSLADSL（AsymmetricalDigitalSubscriberLine，非对称数字用户线）是目前流行的一种宽带接入方式，它通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL为下行数据流提供比上行流更高的传输速率；标准ADSL的数据上传速度一般只有64kbps~256kbps，最高达1Mbps；数据下行速度在理想状态下可以达到8Mbps(通常情况下为1Mbps或2Mbps左右）；有效传输距离一般在3~5km；一条电话线可同时接听、拨打电话并进行数据传输，两者互不影响；ADSL上网不需要缴付额外的电话费。ADSLADSL利用普通电话线作为传输介质，它通过一种自适应的数字调制解调技术，能在电话线上得到三个信息通道：一个是为电话服务的语音通道，一个是上行数据通道，另一个是高速数据下行通道，它们可以同时工作，互不影响。用户需要安装ADSL时，只需在已有电话线的用户端配置一个ADSLMODEM和一个语音分离器(滤波器），计算机中需安装一块10M/100M的以太网网卡。电话机PC机以太网卡（住户）ADSLMODEM电话交换机计算机网(ISP)（电话局）ADSLMODEM滤波器电话机滤波器有线电视网有线电视（cabletelevision，CATV）网是高效廉价的综合网络，它具有频带宽，容量大，多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务连接千家万户的优势，它的发展为信息高速公路的发展奠定了基础。有线电视系统已经广泛采用光纤同轴电缆混合网(简称HFC)传输电视节目。光纤接入网光纤接入网指的是使用光纤作为主要传输介质的Internet接入系统。主要有以下几个优点：光纤损耗低、频带宽。光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量，同时也解决了城市地下通信管道拥挤的问题。光纤接入网提供数字业务，有完善的监控和管理系统，能适应将来宽带综合业务数字网（B-ISDN）的需要。光纤接入Internet时，需要在ISP的交换局一侧，把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输，到达用户端之后，要使用光网络单元把光信号转换成电信号，然后再经过交换机传送到用户的计算机。无线接入随着无线通信技术的发展，用户不受时间地点约束，随时随地访问Internet已经成为现实。目前采用无线方式接入Internet的技术主要有三类，用户可以根据自己的需要和条件进行选择。电子邮件电子邮件(E-mail)是Internet的一个最早开发、最常用的服务。通过电子邮件，用户可以方便快速地交换信息。现在的电子邮件不仅可以传递文本信息，而且可以传递图像、声音、视频、文档文件、可执行文件等信息。电子邮件用户需要向电子邮件服务提供机构申请电子邮箱（mailbox)，实际上是电子邮件服务器上的一个存储空间，用来存放电子邮件。每个电子邮箱都有一个惟一的地址，邮箱地址由两部分组成，如：

xyzwer@邮箱所在邮件服务器的域名用来确定接收/发送邮件的邮件服务器

邮箱名用来确定邮件服务器中邮箱在客户计算机中安装并运行电子邮件客户端软件（如OutlookExpress，Foxmail等），用户即可收、发、阅读或删除邮箱中的邮件。电子邮件发信人计算机邮件撰写程序邮件发送程序收信人计算机邮件阅读程序邮箱访问程序因特网收信人邮件服务器

邮件发送队列收信人邮箱

收到的邮件

POP3协议

发送的邮件

SMTP协议发信人邮件服务器邮件发送队列发信人邮箱SMTP协议

电子邮件系统按C/S模式工作。发送邮件一般采用SMTP协议，若收信人邮件地址不存在，则退回信件并通知发信人；接收邮件采用POP3协议，需验证用户身份之后才能读出邮件或下载邮件。？文件传输文件传输协议(FileTransferProtocol，FTP)是Internet的另一个主要服务。将文件从远地计算机复制到本地机上，叫做下载(download)；也能将本地文件复制到远地计算机，叫做上传(upload)。FTP采用客户机/服务器模式，FTP服务器为服务端。客户程序在请求连接时，FTP服务器会要求用户输入用户名和密码。授权用户登录后可以访问相应目录和文件。如一些试用版软件、完全免费试用的自由软件等，我们都可以采用FTP的方式大批

量的获取。远程登录远程登录（Telnet)是Internet的一种重要应用，它允许用户登录到远程计算机上，然后像使用本地计算机一样使用远程的计算机。要登录远程的计算机，用户需要输入用户名和密码。通过远程登录，本地计算机便能与网络上另一远程计算机取得“联系”，并进行程序交互。进行远程登录的用户叫做本地用户，本地用户登录进入的系统叫做远地系统。常用服务网络新闻（Netnews)通常又称作USENET，是世界范围的新闻组系统。USENET用于发布公告、新闻、评论及各种文章供网上用户使用和讨论。电子公告牌（BulletinBoardService，BBS)是Internet上的一种电子信息服务系统。它提供一块公共电子白板，每个用户都可以在上面书写，可发布信息或提出看法。大部分BBS由教育机构、研究机构或商业机构管理。有名的BBS如清华大学的水木清华、北京大学的未名空间、上海交通大学的饮水思源、复旦大学的日月光华等。聊天室(chatroom)是一种让两个或更过的人通过Internet来“聊天”的服务。这里的聊天不是面对面的聊天，而是网络两端的人通过计算机键盘（文字聊天）、麦克风（语音聊天）和摄像头（视频聊天）进行的交流对话。常用服务博客（Blog），又译为网络日志，是一种通常由个人管理、不定期张贴新的文章的网站。许比较著名的有新浪、网易、搜狐等博客。微博（MicroBlog）是一句话博客，是一个基于用户关系信息分享、传播以及获取的平台。用户可以通过WEB、WAP等各种客户端组建个人社区，以140字的文字更新信息，并实现即时分享。最早也最著名的微博是美国twitter，国内有“新浪微博”、“腾讯微博”等。微信（英文名：wechat）是腾讯公司推出的一个为智能终端提供即时通讯服务的免费应用程序，微信支持跨通信运营商、跨操作系统平台通过网络快速发送免费语音短信、视频、图片和文字，同时，也可以使用通过共享流媒体内容的资料和基于位置的社交插件“摇一摇”、“漂流瓶”、“朋友圈”、”公众平台“、”语音记事本“等服务插件。5.5万维网

万维网（WorldWideWeb，WWW）有人译作环球网，或称Web网、3W网等。目前已经成为Internet上最广泛使用的一种信息服务平台。WWW的组成WWW由遍布在Internet中被称为Web服务器的计算机和安装了Web浏览器软件的客户计算机所组成。Web服务器中存放着大量的网页(Webpage)，这些网页互相链接，形成了一个全球范围内可互相引用(跳转)的信息网络，这大概就是它的发明者将其命名为“布满世界的蜘蛛网”的原因。网页网页是网站中的每一张页面，通常是HTML（标准通用标记语言下的一个应用）格式（文件扩展名为html、htm、asp、aspx、php、jsp等）。网页通常用图像来充当界面。网页要使用网页浏览器来阅读，现在流行移动设备浏览网页。服务器中相关网页组合在一起构成一个网站。网页中的起始页称为主页(homepage)。网页是一种超文本文档。链源可以是网页中的字、词或语句，也可以是图像，链宿可以是同一个或另一个Web服务器中的某个网页，也可以是本网页内的某段文字或某个图片。网页Web浏览器网页浏览器用来显示在万维网或局部局域网络等内的文字、影像及其他资讯。常用的浏览器：IE浏览器、360浏览器、搜狗浏览器等。浏览器的基本功能：从服务器请求资源，并将其显示在浏览器窗口中，资源的格式通常是HTML，也包括PDF、image及其他格式。浏览器由若干软件模块组成：它由一组客户程序、一组解释器和一个管理它们的控制程序所组成。控制程序是浏览器的中心。Web浏览器浏览

(1)

浏览器向DNS获取web服务器的IP地址：1；(2)浏览器与IP地址为1的服务器进行TCP连接；(3)浏览器执行HTTP协议，发送GET/seu/welcome.htm命

令,请求读取该文件；(4)

服务器返回/seu/welcome.htm文件到

客户端；释放TCP连接；(5)浏览器解释/seu/welcome.htm文件内容，并显示该文件

表示的页面。Web信息检索按主题目录寻找信息：利用门户网站(portal)即综合信息资源网站。新浪、网易、搜狐、百度和美国的Yahoo!、Excite、Lycos、AltaVista网站等都是有名的综合性门户网站。许多门户网站提供了主题目录供用户寻找信息使用。主题目录由网站自动或人工收集，或者由Web站点的作者主动提交文档，再由门户网站进行评价、分类并给出简要描述，然后按照主题分类并以树状目录的形式对Web信息资源进行组织。按主题目录寻找信息网页(网站)按主题分类排列,通过一层一层地点击超链来查找有关信息一级分类标题二级分类标题Web信息检索使用搜索引擎查找信息搜索引擎（SearchEngine）是指根据一定的策略、运用特定的计算机程序从互联网上搜集信息。常用搜索引擎有：baidu、google、youdao、sogou、yahoo等。搜索引擎的基础技术有四个重要环节：网络爬虫：在万维网中通过链接不断爬取收集各类网页；建立索引：根据单词快速获取包含这个单词的文档列表；内容检索：计算网页

与查

询的相关性；链接分析：通过网络

的链接结构去取网页

重要性。使用搜索引擎查找信息检索得到(命中)371万结果的一部分Google搜索引擎的初始界面输入关键字静态网页和动态网页在网站设计中，纯粹HTML格式的网页通常被称为“静态网页”，静态网页是标准的HTML文件(.htm、.html)。可以包含文本、图像、声音、FLASH动画、客户端脚本和ActiveX控件及JAVA小程序等。静态网页是网站建设的基础，早期的网站一般都是由静态网页制作的。每个网页都有一个固定的URL;网页的内容相对稳定，容易被搜索引擎检索；网页没有数据库的支持，在网站制作和维护方面工作量较大；网页的交互性较差，在功能方面有较大的限制。减轻了服务器的负担，降低了数据库的成本。静态网页与动态网页动态网页显示的内容是随着时间、环境或者数据库操作的结果而发生改变的。以·aspx、.asp、.jsp、.php、.perl、.cgi等形式为后缀。动态网页是基本的html语法规范与Java、VB、VC等高级程序设计语言、数据库编程等多种技术的融合，以期实现对网站内容和风格的高效、动态和交互式的管理因为被访问的网页包含着动态数据（如外汇行情、股票价格、学校的教务数据等），用户在不同时刻访问同一动态网页时，得到的内容可能有所不同。当前，在Web平台上运行的信息处理系统（如淘宝网、京东商城、网上银行等）都是使用动态网页技术开发实现的。电子商务的概念电子商务（electroniccommerce或e-commerce)是指通过Internet和Web进行的各项商务活动，包括：广告、交易、支付、服务等活动。电子商务有别于传统的面对面的商务活动，整个或部分商务活动是在网上完成的。电子商务代表着未来经济的发展方向，它不但可以使得商务运作现代化，降低商务运作成本，而且还能促进企业间合作，使现代化的管理理念得以实现，提高我国企业在世界经济市场中的竞争地位，对我国参与全球经济具有深远的意义。电子商务+马云从小到大，马云不仅没有上过一流的大学，连小学、中学都是三四流的，初中考高中都考了两次。1982年，18岁马云参加高考的时候，他经历了第一次高考落榜。1983年，马云再次参加高考，再次落榜。到1984年，第三次高考，勉强被杭州师范学院以专科生录取。1995年4月，马云和妻子再加上一个朋友，凑了两万块钱，专门给企业做主页的杭州海博网络公司就这样开张了，网站取名“中国黄页”，其后不到三年时间，利用该网站赚到了500万元。（第1捅金）电子商务的特点电子商务交易没有时间和空间的限制，每时每刻都在进行运转。网络上的供求信息在不停更换，网上的商品和资金在不停流动，交易和买卖的双方也不停变更，商机不断出现，竞争不停展开。通过Internet上的浏览器，客户可以足不出户看到商品的具体型号、规格、售价、商品的真实图片和性能介绍.借助多媒体技术甚至能够看到商品的图像和动画演示和听到商品的声音，使客户基本上达到亲自到商场里购物的效果。客户可以减少路途的劳累和人员的拥挤，而且往往可以买到较低价格的产品，在网上购物对客户也具有趣味性和吸引力。5.6网络信息安全在网络环境下使用计算机，信息安全是一个非常突出的问题。这是因为信息在传输、存储和处理的过程中，其安全有可能受到多种威胁。网络信息安全传输中断

s

d伪造

s

d篡改

s

d窃听

s

d通信线路切断、文件系统瘫痪等,影响数据的可用性

文件或程序被非法拷贝,将危及数据的机密性

破坏数据的完整性

失去了数据（包括用户身份）的真实性

网络信息安全为了保证网络信息安全，在系统设计与实施时着重考虑的安全措施：真实性鉴别。对通信双方的身份和所传送信息的真伪能准确地进行鉴别。访问控制。控制用户对数据资源的访问权限，防止未经授权使用或修改数据。数据加密。保护数据秘密，未经解密其内容不会显露。数据完整性。保护数据不被非法修改，使数据在传送前、后保持完全相同。数据可用性。保护数据在任何情况下不会丢失。防止否认。接收方要发送方承认信息是他发出的，而不是他人冒名发送的，发送方也要求接收方不否认已经收到信息。审计管理。监督用户活动、记录用户的操作过程等。数据加密为了在网络通信即使被窃听的情况下也能保证数据的安全，必须对传输的数据进行加密。加密的基本思想是改变符号的排列方式或按照某种规律进行替换，使得只有合法的接收方才能读懂，任何其他人即使窃取了数据也无法了解其内容。例如，假设每一个英文字母被替换为字母表中排列在其后的第3个字母：

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz分别被替换为：

defghijklmnopqrstuvwxyzabc原来为“meetmeaftertheclass”的一句话，加密之后就变为“phhwphdiwhuwkhfodvv”，从而起到了保密作用。数字签名数字签名是通信过程中附加在消息（如邮件、公文、网上交易数据、软件等）上并随着消息一起传送的一串代码。与日常生活中使用手写签名或印章一样，其目的是让对方相信消息的真实性。数字签名在电子商务中特别重要，它是鉴别消息真伪的关键。数字签名必须做到无法伪造，并确保已签名数据的任何变化都能被发觉。随着电子政务、电子商务等网络应用的开展，数字签名的应用越来越普遍。身份鉴别真实性鉴别指的是证实某人或某物(消息、文件、主机等)的真实身份与其所声称的身份是否相符的过程，也称为身份鉴别或身份认证，目的是为了防止欺诈和假冒。身份鉴别一般在用户登录某个计算机系统或者访问某个资源时进行，在传送一些重要数据时也需要进行身份鉴别。依据某些只有被鉴别对象本人才知道的信息来进行鉴别，例如口令、私有密钥、个人身份证号码等；依据某些只有被鉴别对象本人才具有的信物（令牌）来进行鉴别，例如磁卡、IC卡、U盾等；依据某些只有被鉴别对象本人才具有的生理和行为特征来进行鉴别，例如指纹、手纹、笔迹、说话声音或人脸图像等。身份鉴别最简单也是最普遍的身份鉴别方法是使用口令（密码）。口令的长度一般为5~8个字符，选择的原则是易记、难猜，抗分析能力强。采用令牌进行身份认证的缺点是丢失令牌将导致他人能轻易进行假冒，而借助生理特征和行为特征来进行身份鉴别目前成本比较高，且准确率和方便程度还有待提高。目前，在安全性要求较高的领域，流行的一种方法是双因素认证，即把第1和第2种做法结合起来。例如，银行的ATM柜员机就是将IC卡或磁卡（你所有的）和一个4位或6位的口令（你所知的）结合起来进行身份鉴别。网上银行则采用USB钥匙（U盾）与口令相结合的方法进行身份鉴别。访问控制对信息资源的访问还必须进行有序的控制，访问控制是系统在身份鉴别之后根据用户的不同身份而进行。访问控制的基础是身份鉴别。访问控制的任务是：对系统内的每个文件或资源规定各个用户对它的操作权限，如是否可读、是否可写、是否可修改等。用户功能读写编辑删除转发打印复制董事长√√√√

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√总经理√

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√副总经理√